i
MESIN PENGERING PAKAIAN SISTEM TERTUTUP
DENGAN MENGGUNAKAN ENERGI LISTRIK 1711 WATT
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Diajukan Oleh
YAKOBUS DAMAR ALIT NIM: 115214035
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
ii
THE CLOSED SYSTEM OF CLOTHES DRYER MACHINE
USING ELECTRICAL ENERGY 1711 WATT
FINAL PROJECT
As partical fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degreein Mechanical Engineering
By :
YAKOBUS DAMAR ALIT Student Number: 115214035
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
MESIN PENGERING
PAKAIAN
SISTEM TERTUTTIPDEhIGAN
MENGGTNAKAN EI\ERGI
LISTRIK
1711WATT
Disusun oleh
YAKOBUS DAMAR ALIT
NIM:
115214035Telah disetujui oleh
Dosen Pembimbing Skripsi
w
Ir. PK. Purwadi, M.T.lil
-r-l-MESIN PENGERING PAKAIA1Y SISTEM TERTUTTIP
DEI\GAN
MEFIGGTINAKAN ENERGILISTRIK
1711WATT
Dipersiapkan dan disusun oleh :
Yakobus Damar AIit
NIM: l1s2l403s
Telah dipertahankan dihadapan Dewan Penguji Skripsi
Fakultas Sains dan Teknologi
Pada tanggal 25 Jvli 20t6 Susunan Dewan Penguji
Ketua
Sekretaris
Anggota
: Dr. Drs. Vet. Asan Damanik
: Wibowo Kusbandono, S.T., M.T.
: Ir. PIC Purwadio M.T.
l'oryakarta, 25 Juli 2016
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Dekan, IV
tr/-/*
:l {4 c-"ii :5ri
"€l
Vq"+ .;tt .'F l-':'f
,t6*ffn a-s:{:r
:. c,iri;^ 4 \'-.:ifg-7r*r.:,r" \\ '-irt'-i* rPERI\TYATAAI\I
KEASLIAN
KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Slaipsi ini tidak terdapat
karya yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di
suatuPerguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pemah ditulis aJau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang
secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
LEMBAR PERI\IYATAAII
PERSETUJUAI\IPUBLIKASI
KARYA
ILMIAI{ I]NTI'K
KEPENTINGAI\
AKAI}EMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama
: Yakobus Damar AlitNomor Mahasiswa : 115214035
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Mesin Pengering Pakaia Sistem Tertutup Dengan Menggunakan Energi
Listrik 1711 Watt
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya
di
internet ataumedia lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
vii
ABSTRAK
Sekarang ini mesin pengering pakaian yang praktis tanpa menggunakan energi matahari. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin pengering pakaian yang praktis. (b) Mengetahui kecepatan pengeringan mesin pengering pakaian yang dibuat dengan berbagai variasi jumlah pakaian dan kondisi awal pakaian yang dikeringkan.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin pengering pakaian yang dibuat bekerja dengan siklus kompresi uap, sistim tertutup dan dengan bantuan 4 kipas exhaust dengan ukuran kipas 26,5×12,5×26 cm dan 2 kipas pada kondensor. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 15 pakaian dan 20 pakaian dengan kondisi awal pakaian perasan tangan dan perasan mesin cuci. Ukuran lemari pengering yang digunakan dalam penelitian ini adalah panjang 120 cm, lebar 60 cm dan tinggi 130 cm. Penelitian ini dipergunakan pakaian sebanyak 20 pakaian dengan berat total 3,7 kg dan 15 pakaian dengan berat total 2,5 kg. Daya kompresor sebesar 1 HP, ukuran komponen yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor. Mesin bekerja dengan sistem tertutup. Refrijeran dalam siklus kompresi uap mempergunakan R-134a. Mesin kompresi uap yang dipergunakan sebanyak 2 buah.
Mesin pengering pakaian sistim tertutup berhasil dibuat dan bekerja dengan baik, dengan kondisi udara masuk ruang pengering memiliki suhu udara bola kering sekitar 65 oC,suhu udara bola basah sekitar 32 oC, RH sekitar 13%, dengan kelembaban spesifik sekitar 20 gruap air / kgudara kering. Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan 15 pakaian dengan kondisi awal pakaian hasil perasan tangan selama 110 menit, waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan 15 pakaian dengan kondisi awal pakaian hasil perasan mesin cuci selama 50 menit, waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan 20 pakaian dengan kondisi awal pakaian hasil perasan tangan selama 120 menit, waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan 20 pakaian dengan kondisi awal pakaian hasil perasan mesin cuci selama 60 menit
viii
Abstract
Nowadays, practical clothes dryer machine is without using solar energy. The aims of this research are: (a) designing and assembling practical clothes dryer machine, (b) to examine the drainage speed of clothes dryer machine that is made by using various amounts of the clothes which are dried.
The research was done in the engineering laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta. Clothes dryer machine that was made was to work with a closed vapor compression cycle system and with the help from 4 exhaust fan with size 26,5×12,5×26 cm and using two fans in condensor. The variations used in this research was 15 and 20 clothes were the initial condition of clothes that was squeezed by hands and by using the washing machine. The size of dryer cupboard that used in this research was 120 cm for the length, 60 cm for the width and 130 cm for the height. The amount of clothes that was used in this researcher was 20 clothes with 3,7 kg and 15 clothes with 2,5 kg for the total weight. The compressor power was 1 HP, the size of the other components adjusted to the power compressor. The machine worked with a closed system. The refrigerant in vapor compression cycle vapor compression cycle used R-134a. The vapor compression machine used was 2 pieces.
The closed system of clothes dryer machine was successfully created and it worked well, with the air condition that entered the dryer chamber had a dry bulb temperature about 65oC, wet bulb temperature 32oC, and the RH was about 13%, with specific humidity about 20 grvapor / kgdry air. The time required to dry 15 clothes with the initial condition of clothes squeezed by hands was 110 minutes, the time required to dry 15 clothes with the initial condition of clothes squeezed by washing machine was 50 minutes, The time required to dry 20 clothes with the initial condition of clothes squeezed by hands was 120 minutes, the time required to dry 20 clothes with the initial condition of clothes squeezed by washing machine was 60 minutes.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan baik.
Skripsi ini merupakan syarat yang harus dilaksanakan untuk menyelesaikan jenjang pendidikan S-1 di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Univesitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Sudi Mungkasi, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Kepala Prodi Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal
ilmupengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini.
5. Leo Agung Marwanto dan Maria Agustina Eko Sulistyowati sebagai orang tua,atas semua dukungan baik secara moril maupun materi yang diberikan kepada penulis selama belajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.
6. Teman-teman Teknik Mesin kelompok Skripsi mesin pengering pakaian sistem tertutup, atas kerjasamanya selama penelitian Skripsi.
7. Kepala Lab Energi yang senantiasa membantu dan memberi ijin untuk penelitian di lab.
8. Seluruh Laboran Program Studi Teknik Mesin yang selalu menemani kegiatan penelitian.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan menyusun Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan,
kritrlq
dan
saran
dari
berbagaipihak untuk
dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terimakasih.xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... I
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... V HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRAC... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR GAMBAR LAMPIRAN……….. xvi xviii BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 3 1.3 Tujuan Penelitian ... 3 1.4 Batasan Masalah …... 3 1.5 Manfaat Penelitia... 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Dasar Teori ... 5
2.1.1 Metode Pengering Pakaian ... 5
2.1.2 Dehumidifier... 9
2.1.3 Parameter Dehumidifier……... 11
2.1.4 Siklus Kompresi Uap... 15
xii
2.1.5.1 Parameter-Parameter dalam Psychrometri chart... 20
2.1.5.2 2.1.5.3 Proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometri Chart. Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Pakaian……….. 21 26 2.2 Tinjauan Pustaka ... 27
BAB III METODE PENELITIAN... 29
3.1 Alat Dan Bahan Peneltian ... 29
3.2 Variasi Penelitian ... 30
3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Pakaian ... 30
3.3.1 Alat ... 30
3.3.2 Bahan ... 33
3.3.3 Alat Bantu Penelitian ... 38
3.4 Tata Cara Penelitian ... 41
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian ... 41
3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Pakaian ... 41
3.4.3 3.4.4 Proses Pengisian Refrigeran 134a ... Proses Penelitian ………. 44 44 3.4.5 Proses Pemvakuman………... 45
3.4.6 Tata Cara Pengisian Refrigeran 134a... 46
3.4.7 Skematik Pengambilan Data………... 46
3.4.8 3.4.9 3.4.10 Langkah-Langkah Pengambilan Data………... Cara Menganalisis Dan Menampilkan Hasil………... Cara Mendapatkan Kesimpulan………... 48 50 53 BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 54
4.1 Hasil Penelitian ... 54
4.2 Hasil Perhitungan ... 60
xiii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 73
5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 74
DAFTAR PUSTAKA ... 75
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel yang dipergunakan dalam pengambilan data ... 52 Tabel 3.2 Lanjutan Tabel yang dipergunakan dalam pengambilan
data... 53 Tabel 4.1 Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian ( peras
tangan) ... 54 Tabel 4.2 Lanjutan Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian
(peras tangan) ... 55 Tabel 4.3 Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian ( peras
tangan) ... 55 Tabel 4.4 Lanjutan Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian
(peras tangan) ... 56 Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13
Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian (peras mesin cuci)………. Lanjutan Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian (peras mesin cuci)……….. Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian (peras mesin cuci)………. Lanjutan Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian (peras mesin cuci)……….. Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian dengan panas matahari ( peras tangan )………... Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian dengan panas matahari (peras tangan)……….……….. Data hasil rata-rata penelitian untuk 15 pakaian dengan panas matahari (peras mesin cuci)………...………….. Data hasil rata-rata penelitian untuk 20 pakaian dengan panas matahari (peras mesin cuci)………. Massa air yang menguap dari pakaian (M1)………..
56 57 57 58 58 59 60 60 61
xv Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18
Data hasil perhitungan 15 pakaian peras tangan………... Data hasil perhitungan 15 pakaian peras menggunakan mesin cuci……….. Data hasil perhitungan 20 pakaian peras tangan………... Data hasil perhitungan 20 pakaian peras menggunakan mesin cuci………...………... Contoh pengeringan untuk 120 pakaian………
67
67 68
68 72
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Refrigeomerant dehumidifie…………... 10
Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier ………... 11
Gambar 2.3 Komposisi Udara Kering……….... 12
Gambar 2.4 Hydrometer, Termometer Basah Dan Termometer Kering ... 13
Gambar 2.5 Skematik Siklus Kompresi Uap ... 16
Gambar 2.6 P-h Diagram Siklus Kompresi Uap……… 17
Gambar 2.7 T-s Diagram Siklus Kompresi Uap... 17
Gambar 2.8 Proses-Proses Yang Terjadi Dalam Psychrometric Chart ………... 21
Gambar 2.9 Proses Cooling and Dehumidity………... 22
Gambar 2.10 Proses Heating……… 22
Gambar 2.11 Proses Cooling and Dehumidity………... 23
Gambar 2.12 Proses Cooling……… 24
Gambar 2.13 Proses Humidifiying………..… 24
Gambar 2.14 Proses Dehumidifiying………... 25
Gambar 2.15 Proses Heating and Dehumidifiying……… 25
Gambar 2.16 Proses Heating and Humidifiying……….. 26
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering Pakaian... 29
Gambar 3.2 Pakaian Yang Dikeringka... 30
Gambar 3.3 Alat Pembuatan Mesin Pengering Pakaian……… 33
Gambar 3.4 Papan Kayu Dan Triplek... 34
Gambar 3.5 Kompresor Rotari... 35
Gambar 3.6 Kondenser... 35
Gambar 3.7 Pipa Kapiler………... 36
Gambar 3.8 Evaporator……... 37
Gambar 3.9 Filter ...………... 37
xvii
Gambar 3.11 Pressure Gauge……….. 38
Gambar 3.12 Penampil Suhu Digital dan Thermokopel ... 39
Gambar 3.13 Stopwatch digital ... 39
Gambar 3.14 Timbangan Digital ... 40
Gambar 3.15 Clamp meter ... 40
Gambar 3.16 Skematik diagram alur penelitian... 41
Gambar 3.17 Komponen mesin siklus kompresi yang sudah dirakit... 42
Gambar 3.18 Komponen kelistrikan... 43
Gambar 3.19 Pemotongan papan triplek…………... 44
Gambar 3.20 Pemasangan casing luar rangka... 44
Gambar 3.21 Katup pengisian refrigeran ... 46
Gambar 3.22 Sekematik pengambilan data……… ... 47
Gambar 4.1 Suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap) ... 63
Gambar 4.2 Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan……… 65 Gambar Gambar Gambar Gambar 4.3 4.4 4.5 4.6
Grafik waktu pengeringan mengunakan mesin dengan variasi 15 pakaian………... Grafik waktu pengeringan mengunakan mesin dengan variasi 20 pakaian………... Grafik waktu pengeringan pakaian jemur matahari 15 pakaian………... Grafik waktu pengeringan pakaian jemur matahari 20 pakaian………...
69
70
70
xviii
DAFTAR GAMBAR LAMPIRAN
Gambar 1.1 Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada
keadaan 0 menit………... 77 Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11
Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 20 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 40 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 60 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 80 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 100 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan tangan pada keadaan 110 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 0 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 20 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 40 menit………... Psychrometric chart 15 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 50 menit………...
78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 Gambar Gambar Gambar 1.12 1.13 1.14
Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 0 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 20 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 40 menit………...
88
89
xix Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23
Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 60 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 80 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 100 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan tangan pada keadaan 120 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 0 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 20 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 40 menit………... Psychrometric chart 20 pakaian perasan mesin cuci pada keadaan 60 menit………... P-h Diagram 15 pakaian dengan variasi peras tangan…
91 92 93 94 95 96 97 98 99
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara berkembang yang sedang giat membangun. Pembangunan dilakukan di segala bidang, yang berbentuk fisik seperti infrastruktur dan manufaktur, maupun non-fisik seperti pendidikan, perkembangan budaya, dll. Semua ini dilakukan untuk membentuk negara yang aman dan maju, meningkatkan kesejahteraan rakyat, dan meningkatkan kualitas manusia Indonesia yang dilengkapi dengan semua syarat yang diperlukan untuk menjalankan pembangunan di Indonesia sehingga dapat bersaing dengan negara lain.
Saat ini mesin pengering pakaian sangat dibutuhkan baik untuk kebutuhan. sehari-hari rumah tangga maupun kebutuhan pelaku-pelaku bisnis yang bergerak di bidang laundry. Pada saat ini sudah dikenal beberapa jenis atau cara pengeringan pakaian, misalnya dengan cara memanfaatkan panas matahari, dengan mempergunakan mesin pengering yang mempergunakan listrik, dan mesin pengering pakaian dengan yang mempergunakan gas LPG. Namun, ada beberapa kekurangan dan kelebihan dari setiap mesin pengering pakaian yang sudah ada tersebut.
Kelebihan dari pengeringan pakaian dengan menggunakan matahari yaitu murah, aman dan ramah lingkungan. Energi matahari dapat diperoleh dengan gratis. Kapanpsaja pengeringan dengan energi matahari juga tidak terbatas.
Berapapun jumlah pakaian dapat dikeringkan dengan daya kecepatan yang sama. Tetapi disisi lain penggunaan energi matahari untuk pengeringan memiliki kerugian. Pada saat musim hujan, energi matahari sulit diperoleh atau sulit dipergunakan untuk pengeringan pakaian. Matahari sering tertutup awan, sehingga panas matahari tidak mampu untuk mengeringkan pakaian seperti yang di inginkan. Pengering dengan energi matahari juga tidak dapat dilakukan pada malam hari.
Beberapa kelebihan dari mesin pengering pakaian mesin dengan listrik adalah mudahnya dalam pengoperasian, tidak tergantung cuaca dan dapat dipergunakan kapan saja pagi, siang, dan malam hari sesuai kebutuhan. Kerugiannya dari mesin pengering listrik ini adalah borosnya energi listrik yang dipergunakan, karena besarnya daya yang digunakan cukup tinggi.
Kelebihan mesin pengering pakaian dengan gas LPG, adalah memiliki waktu pengeringan yang lebih cepat, pengeringan yang tidak tergantung pada keadaan cuaca, dapat dipergunakan pagi, siang, maupun malam hari. Kerugian dari mesin pengering pakaian dengan gas LPG adalah suhu gas yang dihasilkan terlalu tinggi untuk pengeringan, sehingga dapat menyebabkan pakaian cepat rusak, menimbulkan gas buang sehingga tidak ramah lingkungan dan membuat baju berbau karena melekatnya gas hasil pembakaran di pakaian, ada resiko meledaknya tabung gas LPG jika tidak hati hati, butuh pengawasan pada saat pengoperasian mesin dilakukan.
Dengan memahami masih banyak kekurangan yang ada pada mesin pengering pakaian, maka penulis tertantang untuk mendapatkan mesin pengering yang ramah lingkungan, aman atau tidak berbahaya, praktis dan dapat dipergunakan kapan saja. Berangkat dari persoalan tersebut, penulis melakukan penelitian dengan topik tersebut.
1.2. Rumusan Masalah
Diperlukan suatu mesin pengering pakaian yang ramah lingkungan, aman dan dapat menggantikan peranan energi matahari dalam mengeringkan pakaian, terutama pada saat musim hujan. Di pasaran sebagian besar mesin pengering pakaian mempergunakan gas LPG, yang dirasa kurang ramah lingkungan, dan cepat merusak pakaian.
1.3. Tujuan
Tujuan dari penelitian tentang mesin pengering pakaian ini adalah :
a. Merancang dan merakit mesin pengering pakaian yang praktis, aman, dan ramah lingkungan.
b. Mengetahui waktu pengeringan mesin pengering pakaian yang dibuat dengan berbagai variasi jumlah pakaian yang dikeringkan.
1.4. Batasan Batasan dalam Perakitan Mesin
Batasan batasan yang diambil dalam perakitan mesin pengering pakaian, yaitu :
a. Mesin pengering pakaian mempunyai sistem terbuka.
b. Mesin pengering pakaian bekerja dengan sumber energi dari listrik.
c. Kapasitas ruang pengering pakaian berukuran panjang 120 cm, lebar 60 cm dan tinggi 130 cm.
d. Jenis pakaian yang dikeringkan adalah kain jenis katun.
e. Mesin pengering pakaian bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap, Dengan tambahan dengan daya pemanas udara yang fluida kerjanya di pasangkan dengan water heater.
f. Kompresor yang digunakan berdaya 1 HP. Komponen lain menyesuaikan dengan daya kompresor standar seperti yang ada di pasaran. Refrigeran yang digunakan jenis 134a.
g. Mesin kompresi uap yang dipergunaan sebanyak 2 buah.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Dapat Menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin pengering pakaian. b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai, referensi dalam pembuatan mesin
pengering pakaian dengan energi terkini.
c. Dihasilkanya mesin pengering energi terkini yang dapat di pergunakan untuk mengeringkan pakaian.
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Metode-Metode Pengeringan Pakaian
Metode dalam pengeringan pakaian saat ini ada beberapa macam, diantaranya (a) pengeringanan pakaian dengan cahaya matahari, (b) pengeringan pakaian dengan gaya sentrifugal, (c) pengeringan pakaian dengan gas LPG, dan (d) pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi.
a. Pengeringan pakaian dengan cahaya matahari
Cara pengeringan dengan matahari ini sudah dilakukan secara umum. Panas yang dihasilkan matahari dapat menguapkan air yang ada pada pakaian basah hingga pakaian benar–benar kering yang siap disetrika. Tetapi seiring berkembangnya jaman dan teknologi, banyak orang mencoba untuk menciptakan mesin pengering pakaian. Hal ini bukan dikarenakan matahari tidak bisa mengeringkan pakaian, melainkan disaat ingin mengeringkan pakaian cuaca tidak mendukung (hujan). Hingga saat ini metode pengeringan dengan matahari masih tetap banyak digunakan.
Kerugian pengeringan dengan cahaya matahari.
a. Tidak dapat dilakukan kapan saja ( musim hujan, malam hari ) b. Membutuhkan waktu yang lama untuk pengeringan.
c. Membutuhkan tempat yang lapang / tempat yang langsung panas karna matahari.
Keuntungan pengering dengan cahaya matahari. a. Mudah dilakukan
b. Kecepatan pengeringan sama untuk kapasitas berapa pun. c. Tidak terbatas ruang atau tempat.
d. Murah / gratis.
e. Jumlah yang dikeringkan tidak terhitung. f. Pakaian yang sudah dikeringkan siap di setrika.
b. Pengeringan pakaian dengan gaya sentrifugal
Prinsip kerja metode pengering pakaian dengan cara ini adalah memanfaatkan gaya setrifugal untuk memisahkan air dari pakaian. Pakaian akan diputar di dalam drum dengan kecepatan penuh dari motor listrik. Putaran yang tinggi tersebut menimbulkan gaya sentrifugal yang mengakibatkan uap air terhempas keluar dari drum utama dan tertampung ke drum terluar, kemudian air yg terkumpul langsung keluar melalui pipa output. Tetapi metode pengeringan ini tidak bisa membuat pakaian menjadi siap setrika, tetapi membantu proses pengeringan bila cuaca mendung ataupun hujan. Setelah keluar dari mesin ini, pakaian masih perlu di angin – anginkan terlebih dahulu sebelum nantinya siap untuk disetrika.
Kerugian pengeringan dengan gaya sentrifugal. a. Pakaian yang dikeringkan tidak siap disetrika. b. Memerlukan energi listrik.
Keuntungan pengeringan dengan gaya sentrifugal. a. Cepat mengeringkan.
b. Dapat di pergunakan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di dalam ruangan).
c. Pengeringan pakaian dengan gas LPG
Mesin pengering jenis ini diketahui memiliki kecepatan yang sangat cepat untuk mengeringkan pakaian yang basah. Pengering pakaian gas LPG dengan berbagai modifikasinya banyak ditemui di pasaran. Prinsip kerja metode pengering pakaian ini yaitu memanfaatkan panas yang dihasilkan pemanas baik dari heater atau gas LPG yang disirkulasikan ke lemari, yang bertujuan untuk mengeringkan pakaian yang ada di dalam lemari pengering. Udara panas setelah melewati elemen pemanas disirkulasikan oleh blower atau kipas menuju ke lemari. Akibat dari udara yang bersuhu tinggi pada ruangan, menyebabkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab ini dibuang keluar lemari. Kerugian pengeringan pakaian dengan gas LPG.
a. Pakaian tercemar dengan gas hasil pembakaran lpg.
b. Suhu yang dihasilkan tinggi (cepat merusak pakaian atau kain) c. Membutuhkan LPG banyak.
d. Tidak dapat ditinggal pada saat mesin beroperasi. e. Kapasitas terbatas.
Keuntungan pengeringan pakaian dengan gas LPG. a. Cepat mengeringkan.
b. Pakaian yang sudah dikeringkan siap disetrika.
c. Dapat dilakukan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di luar ruangan)
d. Pengering pakaian dengan metode dehumidifikasi.
Pengering pakaian jenis ini menggunakan metode dehumidifikasi. Mesin pengering pakaian ini bekerja dengan memanfaatkan proses dehumidifikasi dan pemanasan udara yang disirkulasikan ke lemari. Udara diturunkan kelembabannya dan dipanaskan, kemudian disirkulasikan ke lemari. Akibat dari udara kering dan bersuhu tinggi pada ruangan, menimbulkan air dalam pakaian menguap. Selanjutnya udara lembab ini disirkulasikan kembali ke alat penurun kelembaban dari mesin pengering dengan metode dehumidifikasi yang di sebut dengan dehumidifier.
Kerugian pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi. a. Menggunakan energi listrik besar.
b. Kapasitas terbatas.
Keuntungan pengeringan pakaian dengan metode dehumidifikasi. a. Pakaian yang sudah dikeringkan siap disetrika.
b. Pakaian tidak tercemar.
c. Bisa ditinggal pada saat mesin beroperasi. d. Proses pengeringan cepat.
e. Dapat dilakukan kapan saja (malam hari, musim hujan, di dalam dan di luar ruangan)
2.1.2 Dehumidifier
Dehumidifier adalah suatu alat pengering udara yang berguna untuk mengurangi kadar uap air pada udara melalui proses dehumidifikasi. Proses dehumidifikasi merupakan suatu proses penurunan kadar uap air pada udara sehingga dihasilkan udara kering. Metode dehumidifikasi udara dibagi menjadi dua, yaitu refrigerant dehumidifier yang menggunakan metode pendinginan di bawah titik embun dan penurunan tingkat kelembaban dengan cara kondensasi, sedangkan desiccant dehumidifier menggunakan metode bahan pengering sebagai penyerap kelembaban udara.
Refrigerant dehumidifier merupakan dehumidifier yang umum digunakan di pasaran karena biaya produksi yang murah dan mudah dalam pengoperasian. Refrigerant dehumidifier ini dapat bekerja sangat efektif bila ditempatkan pada ruangan bersuhu hangat yang memiliki kelembaban tinggi. Prinsip kerja refrigerant dehumidifier menggunakan sistem kompresi uap. Evaporator berfungsi untuk menyerap uap air yang terdapat didalam udara sehingga udara menjadi kering, kemudian udara kering dilewatkan kondensor agar udara memiliki suhu yang tinggi. Evaporator mampu menurunkan suhu udara sehingga terjadi kondensasi dimana uap air akan menetes ke bawah dan tertampung pada wadah.
Gambar 2.1 Refrigerant Dehumidifier
Prinsip desiccant dehumidifier berbeda dengan refrigerant dehumidifier dalam penurunan kelembabannya. Desiccant dehumidifier menggunakan bahan penyerap kelembaban yang berupa liquid atau solid, seperti silicagel. Desiccant dehumidifier ini akan bekerja dengan baik apabila digunakan di daerah beriklim dingin. Prinsip kerja desiccant dehumidifier dengan mensirkulasikan udara ke bagian disc yang menyerupai sarang lebah dan terdapat bahan pengering. Disc diputar perlahan menggunakan motor kecil. Udara yang mengandung uap air masuk dan diserap oleh disc yang berputar. Hasil udara keluar dari disc memiliki suhu hangat dan kering. Bersamaan dengan berputarnya disc pada bagian reaktivasi disirkulasikan udara panas dari heater. Pemanasan bagian reaktivasi bertujuan meregenerasi bahan pengering pada disc. Kemudian air yang terserap oleh disc bagian reaktivasi terlepas karena proses pemanasan. Uap air yang terserap oleh udara pada bagian reaktivasi akan dikeluarkan kelingkungan.
Gambar 2.2 Desiccant dehumidifier. 2.1.3 Parameter Dehumidifier
Untuk memahami proses dehumidifikasi ada beberapa parameter yang harus dipahami atau dimengerti antara lain (a) Kelembaban, (b) Suhu udara (c) Aliran udara.
a. Kelembaban
Kelembaban didefinisikan sebagai jumlah kandungan air dalam udara. Udara dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap air yang dikandungnya tinggi, begitu juga sebaliknya. Udara terdiri dari berbagai macam komponen antara lain udara kering, uap air, polutan, debu dan partikel lainnya. Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab. Komposisi dari udara terdiri berbagai jenis gas yang relatif konstan. Komposisi udara kering teridiri dari N2 dengan volume 78,09% dan berat 75,53%; O2 volume 20,95% dan berat 23.14%; Ar volume 0,93% dan berat 1,28% serta CO2 volume 0,03 dan berat 0.03%.
Gambar 2.3 Komposisi udara kering.
Kelembaban spesifik atau rasio kelembaban (w) adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering, atau perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering. Kelembaban spesifik umumnya dinyatakan dalam gram per kilogram dari udara kering (gr/kg) atau (kg/kg). Dalam sistem dehumidifier semakin besar perbandingan kelembaban spesifik setelah keluar dari mesin pengering (wF) dengan kelembaban spesifik dalam mesin pengering (wD), maka semakin banyak massa air yang berhasil diuapkan. Massa air yang berhasil diuapkan (Δw) dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Δw = (𝑤𝐹− 𝑤𝐷) kgair/kgudara (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
Δw : Massa air yang berhasil diuapkan (kgair/kgudara) WF : Kelembaban spesifik setelah keluar dari ruang mesin pengering
(kgair/kgudara)
Gambar 2.4 Hygrometer, termometer basah dan termometer kering.
Alat yang digunakan untuk mengetahui tingkat kelembaban biasanya menggunakan hygrometer atau dengan menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Prinsip kerja dari hygrometer yaitu dengan menggunakan dua buah termometer. Termometer pertama dipergunakan untuk mengukur suhu udara kering dan termometer kedua untuk mengukur suhu udara basah. Pada termometer bola kering, tabung air raksa pada termometer dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara aktual. Sedangkan pada termometer bola basah, tabung air raksa diberi kain yang dibasahi agar suhu yang terukur adalah suhu saturasi atau titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi. Jika suhu bola kering dan bola basah di ketahui, maka kelembaman sudah dapat di ketahui dengan mempergunakan psychrometric chart. Kelembaban udara dapat dinyatakan sebagai kelembaban udara mutlak dan kelembaban relatif. Kelembaban mutlak adalah banyaknya air yang terkandung di dalam 1 kg udara. Kelembaban relatif merupakan persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara dengan jumlah air
maksimal yang dapat terkandung dalam 1 kg udara tersebut. Kelembaban relatif menentukan kemampuan udara pengering untuk menampung kadar air pakaian yang telah diuapkan. Semakin rendah kelembaban relatif maka maka semakin banyak uap air yang dapat diserap.
b. Suhu Udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan kadar air pakaian serta mengeluarkan uap air hasil penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses pengeringan. Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun. Untuk memperbesar debit aliran udara (Qudara) dapat dengan memperbesar luas penampang (A) atau pun kecepatan aliran udara (v). Untuk menghitung debit aliran udara dipergunakan Persamaan (2.2) :
Qudara = A . v , m3/s (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qudara : Debit aliran udara , m3/s
A : Luas penampang , m2
c. Aliran Udara
Aliran udara pada proses pengeringan memiliki fungsi membawa udara panas untuk menguapkan kadar air pakaian serta mengeluarkan uap air hasil penguapan tersebut. Uap air hasil penguapan harus segera dikeluarkan agar tidak membuat jenuh udara pada ruangan, yang dapat mengganggu proses pengeringan. Semakin besar debit aliran udara panas yang mengalir maka akan semakin besar kemampuannya menguapkan kadar air dari pakaian, namun berbanding terbalik dengan suhu udara yang semakin menurun.
2.1.4 Siklus Kompresi Uap
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin refrigerasi yang dipergunakan pada mesin dehumidifikasi. Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs, disebut juga Freon): R-11, R-12, R-21, R-22, R-502, dan R-134a. Namun pada saat ini umumnya menggunakan refrigeran R-134a sebagai fluidanya karena ramah lingkungan. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor dan pipa kapiler.
Gambar 2.5 Skematik siklus kompresi uap.
Dalam siklus ini uap refrigeran bertekanan rendah akan dikompresi oleh kompresor sehingga menjadi uap refrigeran bertekanan tinggi, dan kemudian uap refrigeran bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor. Proses berikutnya cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebut diturunkan tekanannya oleh pipa kapiler agar cairan refrigeran dengan tekanan rendah dan masuk ke dalam evaporator. Refrigeran dapat menguap kembali di dalam evaporator menjadi uap refrigeran pada tekanan rendah.
Qout Qin
●
●
●
●
1
W
inGambar 2.6 P-h diagram siklus kompresi uap.
Gambar 2.7 T-s diagram siklus kompresi uap.
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigeran mengalami beberapa proses yaitu :
a. Proses 1-2 merupakan proses kompresi kering. Qout Qin Win Qin Qout Win pre ssure Enthalpy T empe ratur e Entropy
Proses ini dilakukan oleh kompresor, di mana refrigeran yang berupa gas panas lanjut bertekanan rendah mengalami kompresi yang mengakibatkan refrigeran menjadi gas pa bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik (proses pada entropy (s) konstan), maka suhu yang keluar dari kompresor juga meningkat menjadi gas panas lanjut.
b. Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating).
Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran gas panas lanjut yang bertemperatur tinggi diturunkan suhunya menjadi gas jenuh. Proses (2-2a) berlangsung pada tekanan yang konstan.
c. Proses (2a-3a) merupakan proses kondensasi atau pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor pada suhu konstan.
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih tinggi daripada suhu udara lingkungan sekitar kondensor, maka terjadi pembuangan kalor ke udara lingkungan sekitar kondensor. Proses (2a-3a) berlangsung pada tekanan dan suhu yang konstan.
d. Proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut.
Pada proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga temperatur refrigeran yang keluar dari kondensor menjadi lebih rendah dan berada pada fase cair. Hal ini membuat refigeran lebih mudah mengalir dalam pipa kapiler.
e. Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan.
Proses penurunan tekanan berlangsung secara drastis dan berlangsung pada entalpi yang tetap. Proses ini terjadi selama di dalam pipa kapiler. Pada
proses ini refrigeran berubah fase dari cair lanjut menjadi fase campuran cair-gas. Akibat penurunan tekanan ini, temperatur refrigeran juga mengalami penurunan. f. Proses (4-1a) merupakan proses evaporasi atau penguapan.
Pada proses ini terjadi perubahan fase dari campuran cair-gas menjadi gas jenuh. Perubahan fase ini terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah daripada suhu udara lingkungan sekitar evaporator, maka terjadi penyerapan kalor dari udara lingkungan sekitar evaporator. Proses (4-1a) berlangsung pada tekanan yang tetap dan suhu konstan.
g. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut.
Proses ini terjadi karena adanya penyerapan kalor yang berlanjut pada proses (4-1a), sehingga refrigeran yang akan masuk ke kompresor berubah fase dari gas jenuh ke gas panas lanjut. Kemudian mengakibatkan kenaikan tekanan dan temperatur refrigeran. Dengan terjadinya proses pemanasan lanjut ini, menjadikan kompresor bekerja lebih ringan, dan refrigeran tidak akan merusak kompresor.
2.1.5 Psychrometric Chart
Psychrometric chart adalah grafik yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada suatu tekanan tertentu. Skematis psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.11 dimana masing-masing kurva/garis akan menunjukkan nilai properti yang konstan. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (h, RH, W, SpV, Twb, Tdb, danTdp) bisa dilakukan apabila minimal dua buah diantara properti tersebut sudah diketahui.
2.1.5.1 Parameter-Parameter Dalam Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara dalam Psychrometric chart antara lain (a) Dry-bulb temperature, (b) Wet-Dry-bulb temperature, (c) Dew-point temperature, (d) Specific humidity, (e) Volume spesifik, (f) Entalpi, (g) kelembaban relatif. Berikut ini penjelasannya:
a. Dry-Bulb Temperature (Tdb)
Dry-Bulb temperature adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran termometer dengan bulb pada keadan kering (tidak di selimuti kain basah).
b. Wet-Bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran pada termometer dengan bulb dalam keadaan (diselimuti kain basah ) basah.
c. Dew-Point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan / di turunkam suhunya.
d. Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering).
e. Volume Spesifik (SpV)
Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan sebagai meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
Entalpi adalah jumlah panas total yang di miliki oleh campuran udara dan uap air persatuan massa. Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.
g. Kelembaban Relatif (RH)
Kelembaban relatif (RH) adalah persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1m3 dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam 1m3 tersebut.
2.1.5.2 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric Chart Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai berikut (1) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling), (2) proses pemanasan (heating), (3) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidify), (4) proses pendinginan (cooling), (5) proses humidify, (6) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (7) proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify).
Gambar 2.8 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart. a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan penurunan kelembaban terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola
basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.
Gambar 2.9 Proses Cooling and dehumidity
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan.
c. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and dehumidity) Proses cooling and dehumidity berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik.
Gambar 2.11 Proses Cooling and dehumidity
d. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis horizontal ke arah kiri.
Gambar 2.12 Proses Cooling
e. Proses Humidifying
Proses Humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah atas.
Gambar 2.13 Proses Humidifying
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi,
suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. Garis dalam psychrometric chartadalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.14 Proses Dehumidifying
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying) Pada proses ini berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.
h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.
Gambar 2.16 Proses Heating and Humidifying 2.1.5.3 Proses Yang Terjadi Pada Mesin Pengering Pakaian
Proses yang terjadi pada mesin pengering pakaian. Dimana pertama-tama udara dikondisikan melalui proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling dan dehumidifikasi) guna mendapatkan udara yang diinginkan. Proses cooling dan dehumidifikasi ini terjadi pada evaporator. Kemudian udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) untuk mendapatkan suhu yang diinginkan. Proses heating ini terjadi pada kondensor.
Pada dasarnya fungsi evaporator sebagai unit proses pendinginan dan dehumidifikasi untuk menghasilkan udara yang bersuhu dingin dan mengurangi kadar air dalam udara. Dimana udara tersebut digunakan untuk proses pemanasan, sehingga terjadi kenaikan suhu udara dan penurunan kelembaban udara. Kemudian udara tersebut digunakan untuk proses pendinginan evaporatif,
sehingga terjadi kenaikan kelembaban dan penurunan suhu udara. Untuk menghitung laju aliran massa udara pada duct dapat dipergunakan Persamaan (2.3):
ṁudara = ρudara . Qudara , kgudara/s (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara = Laju aliran massa udara pada duct , kgudara/s ρudara = Densitas udara , kg/m3 Qudara = Debit aliran udara , m3/s
Menentukan kemampuan mengeringkan massa air dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):
M2 =
M1
waktu pengeringan kgair/jam (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
M2 = Kemampuan mengeringkan massa air , kgair/jam M1 = Massa air yang menguap dari pakaian , kg 2.2 Tinjauan Pustaka
Chao-Jung Liang, (1992) menjelaskan tentang mesin pengering pakaian dengan memanfaatkan siklus kompresi uap. Prinsip kerjanya udara disirkulasikan dengan kipas (fan) melalui kondensor dan evaporator yang berada di dalam lemari pengering. Kondensor berfungsi sebagai pemanas udara yang akan mengeringkan pakaian, sedangkan evaporator berfungsi untuk menyerap uap air dari pakaian basah. Sistem yang digunakan adalah sistem tertutup, sehingga udara terus berputar sampai pakaian dalam lemari kering dan siap untuk di setrika.
Seung Phyo Ahn, (2008) menjelaskan mesin pengering pakaian dengan gaya sentrifugal yang dimodifikasi dengan diberikan sistem dehumidifier didalamnya. Metodologi pengeringan bagian pertama udara terhubung ke sisi wadah pengeringan yang termasuk proses perpindahan kalor pertama. Bagian kedua bagian pengeluaran udara dari wadah pengeringan. Bagian ketiga percampuran udara luar dengan udara dari heater pemanas. Gaya sentrifugal membantu mempercepat pengeringan pada pakaian. Suhu kerja heater untuk mengeringkan pakaian hingga 100 oC
Luke E. Lentz, (2008) menjelaskan tentang mesin pengering pakaian menggunakan sistem tertutup, tidak memerlukan sumber udara dari luar dan juga tidak memerlukan adanya pemanas (heater), dikarenakan untuk penghematan listrik dalam pengoperasiannya. Mesin pengering pakaian dengan memanfaatkan siklus kompresi uap. Evaporator yang digunakan untuk kondensasi uap air pada udara yang akan melewati pakaian dan ada nya bak penampungan air yang setelah udara melewati pakaian basah. Relatif kebutuhan energi yang rendah memungkinkan dioperasikan pada tegangan listrik 110 V.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan PenelitianAlat penelitian yang digunakan yaitu mesin pengering pakaian dengan benda uji baju dengan jenis kaos. Gambar 3.1 memperlihatkan skematik alat yang dijadikan penelitian. Dengan ukuran lemari pengering 60 cm x 120 cm x 130 cm.
Gambar 3.1 Skematik mesin pengering pakaian. Keterangan pada gambar 3.1
a. Evaporator. b. Kompresor. c. Kondensor. d. Pipa kapiler. e. Fan exhaust. Tevap Tkond Lemari Pengering Tkomp a b c d 29
Gambar 3.2 pakaian yang di keringkan.
3.2. Variasi Penelitian.
Variasi penelitian dilakukan terhadap jumlah pakaian yang akan dikeringkan. Dan kondisi awal pakaian yang akan dikeringkan. Variasi jumlah pakaian penelitian yang dipilih sebanyak 15 pakaian, dan 20 pakaian. Kondisi awal pakaian (a) hasil persa tangan, (b) hasil peras mesin cuci. Penelitian dilakukan sebanyak 3 kali percobaan, guna mendapatkan hasil karakeristik mesin pengering pakaian yang cukup baik. Pakaian yang dikeringkan adalah kain jenis katun.
3.3. Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Pengering Pakaian
Dalam proses pembuatan mesin pengering ini diperlukan alat dan bahan sabagai berikut :
3.3.1. Alat
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering pakaian, antara lain :
Bor digunakan untuk membuat lubang. Pembuatan lubang dilakukan untuk pemasangan paku dan pemasangan baut.
b. Gergaji mesin
Gergaji mesin digunakan untuk meotong papan kayu yang digunakan untuk pembuatan lemari mesin pengering, ruang mesin pengering dan cerobong udara pembalik dari ruang lemari pengering.
c. Obeng dan kunci pas ring set
Obeng digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut. Obeng yang digunakan adalah obeng (-) dan obeng (+). Kunci pas dan ring set digunakan untuk mengencangkan baut.
d. Meteran dan mistar
Meteran digunakan untuk mengukur panjang suatu benda. Dalam proses pembuatan rangka, meteran banyak digunakan untuk mengukur panjang dan lebar bahan kayu yang di gunaka untuk pembuatan lemari pengering, ruang mesin pengering, rangka mesin pengering.
e. Pisau cutter dan cat
Pisau cutter digunakan untuk memotong suatu benda, sedangka cat digunakan untuk melapisi kayu untuk mencegak terjadinya rongga udara atau kebocoran. f. Lakban
Lakban digunakan untuk menutup celah-celah sambungan pada lemari ataupun mesin pengering.
Tang digunakan untuk memotong, menarik dan mengikat kawat agar kencang.
h. Tube cutter
Tube cutter merupakan alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah proses pengelasan.
i. Tube expander
Tube expander atau pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan ujung pipa tembaga agar antar pipa dapat tersambung dengan baik.
j. Gas las Hi-cook
Peralatan las digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan sambungan pipa-pipa tembaga komponen mesin pengering lainnya.
k. Bahan las
Bahan las yang digunakan dalam penyampungan pipa kapiler menggunakan perak, kawat las kuningan dan borak. Borak berfungsi untuk menyambung antara tembaga dan besi. Penggunaan borak sebagai bahan tambahan bertujuan agar sambungan pengelasan lebih merekat.
l. Metil
Metil adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Dosis pemakaian yaitu sebanyak satu tutup botol metil.
m. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang terjebak di sistem mesin pengering pakaian, seperti udara dan uap air. Hal ini dimaksudkan
agar tidak menggangu atau menyumbat refrigeran. Karena uap air yang berlebihan pada sistem pendinginan dapat membeku dan menyumbat filter atau pipa kapiler.
Gambar 3.3 Alat pembuatan mesin pengering pakaian
3.3.2 Bahan
Bahan atau komponen yang digunakan dalam proses pembuatan lemari mesin pengering pakaian, antara lain :
a. Papan kayu dan triplek
Papan kayu triplek digunakan sebagai casing luar mesin pengering pakaian. Sedang papan kayu digunakan sebagai ranka dalam dan meja mesin pengering.
Gambar 3.4 Papan kayu dan triplek.
. b. Kipas angin partisi / fan exhaust
Kipas angin partisi / fan exhaust digunakan untuk membantu sirkulasi udara dari lemari pengering menuju mesin pengering.
c. Roda
Roda digunakan untuk membantu atau memudahkan pada saat memindahkan mesin pengering dari satu tempat ke tempat lain.
d. Kawat
Kawat digunakan untuk mengikat rangka mesin pengering dan lemari mesin pengering..
e. Kompresor
Kompresor merupakan unit yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke pipa-pipa mesin pengering pakaian dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Pada penelitian ini menggunakan kompresor rotari merk Mitsushita 2P17S225A dengan daya 1 HP.
Gambar 3.5 Kompresor rotari. f. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengkondensasikan refrigeran dari fase uap menjadi zat cair. Untuk mengubah fase dari uap menjadi cair ini diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah agar terjadi pelepasan kalor ke lingkungan kondensor. Dengan jenis kondensor pipa U bersirip, dan pipa berdiameter 1 cm, panjang 33 cm, lebar 12 cm,tinggi 33 cm, banyaknya sirip 132 lembar sirip, jarak sirip 4 mm, jumlah lintasan pipa 18 lintasan, bahan pipa tembaga, dan dengan bahan sirip alumunium.
g. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum ke evaporator. Pipa kapiler yang di gunakan berbahan tembaga, dengan diameter 2,5 mm, dan dengan panjag 63 cm.
Gambar 3.7 Pipa Kapiler. h. Evaporator
Evaporator merupakan unit yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran, yang sebelumnya dari fase cair menjadi gas. Evaporator yang di gunakan dengan jenis pipa U bersirip, dan pipa berdiameter 1 cm, panjang 28 cm, lebar 12 cm, tinggi 28 cm, banyaknya sirip 112 lembar sirip, jarak sirip 4 mm, jumlah lintasan pipa 15 lintasan, bahan pipa tembaga, dan dengan bahan sirip alumunium.
Gambar 3.8 Evaporator.
i. Filter
Filter merupakan alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler, seperti kotoran akibat korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan dan uap air. Panjang filter 8 cm, dengan diameter 1,5 cm.
Gambar 3.9 Filter. j. Refrigeran
Refrigeran adalah jenis gas yang digunakan sebagai fluida pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap atau melepas kalor dari lingkungan sekitar. Jenis gas yang dipergunakan dalam penelitian adalah jenis R 134a.
Gambar 3.10 Refrigeran 134a.
k. Pressure Gauge
Pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Dalam pressure gauge ini terdapat 2 alat ukur, yaitu tekanan hisap kompresor dan tekanan keluaran kompresor.
Gambar 3.11 Pressure gauge.
3.3.3 Alat Bantu Penelitian
Dalam proses pengambilan data diperlukan alat bantu penelitian sebagai berikut:
a. Pengukur suhu digital dan termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada saat pengujian. Cara kerjanya pada ujung termokopel diletakkan (ditempelkan
atau digantung) pada bagian yang akan diukur, maka suhu akan tampil pada layar penampil suhu digital. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi agar lebih akurat.
Gambar 3.12 Penampil suhu digital dan termokopel. b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk pengujian. Waktu yang dibutuhkan setiap pengambilan data yaitu 20 menit.
Gambar 3.13 stopwatch digital. c. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat pakaian dalam pengujian. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi karena adanya beban tambahan dari hunger pakaian.
Gambar 3.14 Timbangan digital.
d. Hygrometer
Hygrometer digunakan untuk mengukur kelembaban dan suhu pada saat pengujian. Dalam pelaksanaannya diperlukan kalibrasi agar lebih akurat karena penulis mengunakan tiga (3) hygrometer.
e. Clamp meter
Clamp meter di gunakan untuk mengukur arus listrik yang ada didalam rangkaian mesin.
3.4 Tata Cara Penelitian
3.4.1 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur pelaksanaan penelitian mesin pengering pakaian disajikan dalam Gambar 3.16 sebagai berikut :
Gambar 3.15 Skematik diagram alur penelitian. 3.4.2 Pembuatan Mesin Pengering Pakaian
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pengering pakaian yaitu :
a. Merancang bentuk dan model mesin pengering pakaian.
b. Membuat rangka mesin pengering dengan bahan papan kayu dan balok kayu. Baik
Tidak baik Pemvakuman dan pengisian refrigeran 134a
Uji Coba Mulai
Perancangan mesin pengering pakaian
Persiapan alat dan bahan
Pembuatan mesin pengering pakaian dan lemari pakaian
Pengolahan, analisi data / pembahasan, kesimpulan dan saran
Pengambilan data
c. Pemasangan papan kayu sebagai alas komponen, seperti; kompresor, evaporator, kondensor dan kipas.
d. Pemasangan tampungan air evaporator dan pemasangan kipas.
e. Pemasangan komponen yang terdiri dari evaporator, kondensor, filter dan kompresor.
f. Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa. g. Pemasangan set pressure gauge.
Gambar 3.17 komponen mesin siklus kompresi yang sudah dirakit. h. Pemotongan papan triplek dengan ukuran tertentu.
i. Pemasangan papan triplek pada rangka. Pemasangan dilakukan dengan paku dan baut yang di kaitkan atau di satukan dengan rangka kayu.
j. Selanjutnya proses pembuatan rangka ruang mesin, rangka meja, dan di lanjutkan dengan pemasangan rangka luar untuk menutup semua bagian rangka dalam.
k. Kemudian pemasangan komponen kelistrikan dan perkabelan mesin pengering pakaian.
Gambar 3.18 Komponen kelistrikan. l. Pembuatan lemari mesin pengering pakaian.
m. Pemasangan kipas exhaust.
n. Pemotongan casing papan triplek dengan ukuran tertentu. Kelistrikan
Gambar 3.19 Pemotongan papan triplek
o. Pemasangan casing luar pada rangka. Pemasangan dilakukan dengan menggunakan paku dan baut.
Gambar 3.20 Pemasangan casing luar rangka
p. Kemudian pemasangan kelistrikan dan kabel kipas untuk lemari pengering.
3.4.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a
Sebelum pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu proses pemetilan dan pemvakuman agar mesin pengering dapat digunakan.
3.4.3.1 Proses Pemetilan
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang atau dilas pada evaporator, dengan cara yaitu :
a. Menghidupkan kompresor dan menutup pentil tersebut. b. Kemudian menuangkan metil kira-kira 1 tutup botol metil.
c. Pada ujung pipa kapiler memasukkan 1 tutup botol metil, kemudian dihisap oleh pipa kapiler tersebut.
d. Kemudian mematikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang keluar pada filter.
3.4.3.2 Proses Pemvakuman
Merupakan proses untuk menghilangkan udara, uap air dan kotoran (korosi) yang terjebak dalam siklus mesin pengering. Berikut langkah-langkah pemvakuman, antara lain :
a. Alat yang digunakan pressure gauge berikut 1 selang berwarna biru (low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya dan 1 selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung refrigeran. b. Pada saat pemvakuman, kran manifold diposisikan terbuka dan kran tabung
refrigeran diposisikan tertutup.
c. Setelah kompresor hidup, maka secara otomatis udara yang terjebak dalam siklus akan keluar melalui potongan pipa kapiler yang telah dilas dengan lubang keluar filter.
d. Jika udara yang terjebak telah habis. Untuk memastikannya dengan cara menyalakan korek api dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler. e. Selain itu, pada jarum pressure gauge akan menunjukkan angka 0 psi.
f. Mengecek kebocoran pada sambungan-sambungan pipa dan katup dengan busa sabun. Jika terdapat gelembung-gelembung udara maka sambungan tersebut masih terjadi kebocoran.
g. Setelah sudah diperiksa semua tidak terjadi kebocoran, langkah selanjutnya mengelas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.4.3.3 Tata Cara Pengisian Refrigeran134a
Untuk melakukan pengisian refigeran pada mesin mesin pengering, diperlukan beberapa prosedur, seperti berikut :
a. Memasang salah satu selang pressure gauge berwarna biru pada katup pengisian (katup tengah) pressure gauge, kemudian ujung selang pressure gauge satunya pada katup tabung refrigeran 134a.
Gambar 3.21 Katup pengisian refrigeran.
b. Setelah kompresor hidup, membuka keran pada katup tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada high pressure gauge mencapai tekanan yang diinginkan yaitu pada 185 psi, tutup keran pada katup tabung refrigeran.
c. Setelah refrigeran terisi ke dalam siklus mesin, melepaskan selang pressure gauge. Mengecek lubang katup, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun guna mengetahui kebocoran.
3.4.4 Skematik Pengambilan Data
Untuk mempermudah pemahaman tentang kerja mesin pengering pakaian, alur dan sistem kerja ditampilkan dalam skematik mesin pengering pakaian yang diteliti tersaji pada Gambar 3.22.
Gambar 3.22 Skematik pengambilan data.
Keterangan Gambar 3.19 skematik mesin pengering pakaian :
a. Tin
b. T1
Suhu udara kering setelah melewati evaporator. c. T2
Suhu udara kering setelah melewati kondensor. d. Tout
Suhu udara kering setelah keluar dari mesin pengering. e. RHin
Kelembaban udara sebelum masuk mesin pengering. f. RH2
Kelembaban udara setelah melewati kondensor. g. RHout
Kelembaban udara setelah keluar dari mesin pengering. h. P1
Tekanan refrigeran yang masuk kompresor. i. P2
Tekanan refrigeran yang keluar kompresor. j. V
kecepatan aliran udara pada duct.
3.4.5 Langkah-langkah Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu sebagai berikut :
b. Termokopel, hygrometer, dan timbangan digital yang digunakan sudah dikalibrasi.
c. Memeriksa kipas bekerja dengan baik. Serta saluran pembuangan air tidak tersumbat.
d. Alat bantu penelitian diletakkan pada tempat yang sudah ditetapkan. e. Menghidupkan mesin pengering pakaian
f. Mencatat massa kosong (rangka dan hanger). Selanjutnya menimbang dan catat massa pakaian kering.
g. Menutup semua pintu lemari mesin pengering dan menunggu sampai 20 menit, guna mesin pengering pakaian mencapai suhu kerja yang stabil.
h. Membasahi dan memeras pakaian sampai air tidak menetes kembali. Kemudian menimbang dan mencatat massa pakaian basah awal (MTO). Untuk percobaan kedua dan ketiga massa pakaian basah awal harus didapat hasil yang sama dengan percobaan pertama.
i. Mengecek tekanan P1 dan P2, kemudian menutup semua pintu. j. Mengatur alarm stopwatch menjadi per 20 menit.
k. Data yang perlu dicatat per 20 menit, antara lain :
MTO : Massa pakaian basah setelah diperas (kg)
MT : Masa pakaian setelah dikeringkan (kg)
PB : Perbedaan berat (kg)
P1 : Tekanan kerja Evaporator (Psi)
P2 : Tekanan Kerja Kondenser (Psi)
T2 : Suhu udara kering setelah melewati Kompresor (◦C) T3 : Suhu udara kering setelah melewati Kondenser (◦C) T4 : Suhu udara setelah melewati lemari penggering (◦C) Tdb : Kelembapan udara kering didalam lemari penggering (◦C) Twb : Kelembapan udara basah didalam lemari penggering (◦C) Tdb : Kelembapan udara kering sebelum masuk evaporator (◦C) Twb : Kelembapan udara basah sebelum masuk evaporator (◦C)
I : Arus masuk kompresor (A)
T1 : Suhu kerja evaporator (◦C)
T2 : Suhu kerja kondenser (◦C)
l. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan hasil kalibrasi alat bantu dan berat pakaian dikurangi dengan massa kosong.
3.4 Cara Menganalisis Dan Menampilkan Hasil
Cara yang digunakan untuk menganalisis hasil menampilkan hasil, sebagai berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel seperti Tabel 3.1. Kemudian hitung rata-rata dari 3 kali percobaan tiap variasinya.
b. Setelah diperoleh rata-rata, kemudian menghitung massa air yang menguap dari pakaian (M1) tiap variasi. Massa air yang menguap dari pakaian (M1) dapat dihitung dengan Persamaan (3.1):
M1 = MPBA – MPK , (kg) (3.1)
Pada Persamaan (3.1) :
